氮化碳晶体的研究进展-新型炭材料.PDF

第) 卷! 第( 期 新! 型! 炭! 材! 料 E7)$ )! 37$ ( ! ##$ 年* 月 3%D 4A#53 C;%A@69 9.F$ ##$ ! 文章编号：! )##,!’’, （##$ ）#(!#,,!#’ 氮化碳晶体的研究进展 马志斌 （武汉工程大学材料科学与工程学院等离子体化学与新材料湖北省重点实验室，湖北 武汉! %(##,( ） 摘! 要：! 介绍了氮化碳晶体的合成与表征研究进展，分析了氮化碳晶体合成中存在的主要困难。分析表明：现有 的研究结果还没有给出氮化碳晶体合成的确信证据。高温高压法的主要困难在于反应前驱体的选择与制备以及 在高压过程中对热力学参数进行有效地控制；等离子体化学气相沉积中，基体原子，主要是硅原子对氮化碳晶体的 合成有很大的影响，但目前缺少这方面的系统研究。反应溅射合成时需要解决的困难是在保持较低基片温度的同 时如何提高反应气氛中的3 原子含量，寻求高比例的! ( 4,3 单键的合成条件。电化学方法利用了前驱体中的碳 氮单键，能够有效地降低反应能垒和沉积温度，需要解决的问题是如何促进合成产物的晶化和减少副产物。综合 运用多种合成技术如在较低的基片温度下，在氮等离子体中通过溅射含有碳氮单键的有机前驱体而引入大量的碳 氮单键，控制硅原子在氮化碳晶体生长中的影响程度将是今后氮化碳晶体合成研究的有效途径。 关键词： ! 氮化碳；晶体合成；晶体表征 中图分类号： ! 5 %’% $ )! ! ! 文献标识码： 电［)’ ，)* ］等。但这种超硬材料的合成结果并不理想， 主要表现为合成物多为非晶碳氮薄膜，少数实验［# ］ )! 前言 得到纳米级尺寸的4 3 晶粒镶嵌于非晶薄膜中， ( % ［)， ］ 很少得到大颗粒的晶体。另外，目前没有天然存在 ! ! 自)*’* 年6(0 和478.2 根据 !9( 3 的晶 ! ( % 的标样，而且由于氮化碳几种相态的能量相近，在制 体结构，用4 替换9( ，在局域态密度近似（6: ）下 备的薄膜中很难得到单一相的氮化碳化合物，使得 采用第一性赝势能带法首次从理论上预言了! ! 对这种材料的准确表征存在很多困难，如对红外光 4( 3% 这种硬度可以和金刚石相媲美而在自然界中 ［)% ］ ?;!@A ）吸收峰位置的确切解释 ，B 射线衍射 谱（ 尚未发现的新化合物以来，氮化碳晶体的合成研究 （BA: ）或透射电镜（;%C ）结果与理论值之间的较 引起了科学家的广泛关注。)**$ 年，;.-. 和=.! ［( ］ 大差别［)］，A’’2 光谱仅表现为石墨或无定形炭的 ). 采用共轭梯度法使电子自由度最小，使用周期